Сферические токамаки на коне в вакууме
Лента ру пишет, что американцы из PPPL считают сферические токамаки наиболее перспективными. Сферические - это такие:
Фотография плазмы в токамаке MAST - самого большого сферического токамака в мире.
Но правильнее говорить не сферические, а низкоаспектные, отличаются от обычных вот такой формой плазмы:
Чем хороши низкоаспектные токамаки? В них можно допускать примерно вдвое большее соотношение давления плазмы к давлению магнитного поля без срывов и неустойчивостей, чем в классических. Это значит, что при том же магнитном поле у вас в два раза лучше термоядерные параметры, либо что поле можно снизить на 40%. Тридцать лет назад, когда у токамаков со скрипом шло внедрение сверхпроводящих катушек, эта идея казалось очень привлекательной.
Однако ничего не дается бесплатно. Посмотрите на фотографию выше. В этой тонкой центральной колонне в реальной машине нужно будет расположить две магнитные системы - центральный соленоид и внутренние части тороидальных катушек, затем крио и вакуумный барьер, отделяющий катушки от плазмы, затем бланкет с литием для получения нового трития (бридинг или размножение трития), затем защиту бланкета от излучения - берилиевую первую стенку. Увы, места на все это там не хватает, поэтому здесь прекрасные сферические токамаки много лет пребывают в инженерном тупике.
На примере ИТЭР хорошо видно, какой вытянутости получается плазменный шнур, если его будут определять инженерные ограничения. ИТЭР, понятно, тоже пытается быть наиболее сферичным.
Суть работы американцев, про которую пишет лента, докладывалась на конференции TOFE-2016, и заключается в следующем:
Последние разработки в области высокотемпературных сверхпроводников позволяют заметно поднять в них плотность тока -> уменьшить сечение магнитов для сферического токамака. Это в свою очередь освобождает место для размножающего тритий бланкета на центральной колонне, раньше его просто не было. А это в свою очередь решает один из тупиков сферических токамаков - без бланкета на центральной колонне не получается воспроизведение трития, равное или чуть большее единице (обычно системно нужен коэффициент бридинга трития 1,04-1,1). В работе американцев же показано, что теперь и СТ можно сделать с таким коэффициентом.
Предложенный на базе последних проработок для будущей большой национальной термоядерной установки (FNSF) сферический токамак с ИТЭРовскими параметрами, но втрое меньший по размеру.
Напомню, что улучшение параметров свехпроводников используют и классические высокоаспектные токамаки - например проект ARC; и некоторые другие;. Кто победит - неизвестно, так как сферические токамаки разменивают классные прогнозируемые параметры на гораздо больший инженерный риск и меньшую техническую готовность. В рамках проработки облика и задач FNSF в основном как раз рассматривается классический токамак а-ля что-то среднее между ИТЭР и ДЕМО.
Что ж, посмотрим, как будут развиваться события.